KR102088182B1 - 통신 제어 시스템 및 통신 제어 방법 - Google Patents

Abstract

제어 장치와 1개 또는 복수의 제어 대상 장치가 네트워크를 통해서 접속되는 통신 제어 시스템으로서, 복수의 제어 대상 장치의 적어도 하나는 서로 동기 제어되어야 할 서브 마스터 및 서브 슬레이브를 갖고, 제어 장치는 제어 대상 장치와의 동기를 취하기 위한 기간인 동기 주기, 동기 주기의 1 주기 내에 복수 마련된 기간인 통신 주기, 및 서브 마스터 및 서브 슬레이브가 동기 주기보다 작은 상호 통신 주기에 서로 통신하기 위한 상호 통신 제어 정보, 각각의 정보를 기억하는 기억 수단과, 제어 대상 장치에 대해서 동기해서 동작하도록 지령하기 위한 제어 지령을 상기 제어 대상 장치마다 연산하는 연산 수단과, 적어도 하나의 제어 대상 장치의 서브 마스터 및 서브 슬레이브에, 상호 통신 제어 정보 지령을 포함하는 제어 지령을 송신하는 통신 제어 수단을 구비한다.

Description

통신 제어 시스템 및 통신 제어 방법

본 발명은 통신 제어 시스템 및 통신 제어 방법에 관한 것이다.

예를 들면 용접에 이용되는 산업용 로봇은, 용접 전원, 포지셔너, 슬라이더 등의 주변 장치와 시각 동기해서 동작하는 것이 일반적이다. 동기시키는 방법으로서는, 예를 들면, RS-232C, RS-485, RS-422, Ethernet(등록 상표), CAN(Controller Area Network)(등록 상표) 등을 이용한 네트워크를 통해서 통신 제어하는 방법이 이용된다.

장치 간에 동기를 취하기 위한 종래 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 네트워크를 통해서, 하나 또는 복수의 제어 장치와 통신하는 통신 제어 장치로서, 임의의 시각에 송신 요구를 발생하는 비정주기 송신부와, 정주기로 송신 요구를 발생하는 정주기 송신부와, 비정주기 송신부와 정주기 송신부의 송신 데이터를 네트워크와 통신하는 통신부와, 정주기 송신부의 송신 내용을 통신부에 전송하고, 송신 요구가 있는 비정주기 송신부 통신 처리에 필요로 하는 통신 처리 시간을 연산하고, 정주기 송신부의 정주기의 남은 시간을 구하고, 통신 처리 시간과 정주기의 남은 시간을 비교해서, 비정주기 송신부의 송신 내용을 통신부에 전송하는 스케줄부를 갖는 것이 기재되어 있다.

일본 공개 특허 공보 제2012-170036호

복수의 장치를 동기해서 동작시키기 위해서는, 통상, 장치 간에 데이터의 송수신을 하지만, 예를 들면, 관절이 많은 다축의 산업용 로봇을 사용하거나, 동기시키는 장치의 수가 증가하는 것으로 인해, 동기를 위해 송수신하는 데이터의 용량이 증가해 버리는 경우가 있다. 다만, 1회의 통신으로 송수신 가능한 데이터 용량에는 제한이 있는 것이 일반적이다. 그 때문에, 동기를 위해 송수신하는 데이터 용량이 증가했기 때문에, 1회의 동기 통신에서는 데이터의 송수신이 행해지지 않고, 각 장치 간에 정상적으로 동기가 행해지지 않는 경우가 있었다. 또한, 특허문헌 1의 기술은 동기를 위해 송수신하는 데이터가 대용량으로 된 경우의 것은 아니다.

그리고, 복수의 장치 내에는, 포지셔너나 슬라이더와 같이, 장치 내에서 복수의 구동축(예를 들면 2축)을 갖는 것이 있고, 해당 장치의 구동축 간의 동기를 확보하는 것도 중요하다. 그렇지만, 상술한 형태로 장치 간에서의 동기를 위한 데이터 용량이 증가하는 상황에서는, 장치 내의 복수의 구동축 간의 동기 제어의 정밀도를 향상시키는 것은 어렵다.

본 발명의 목적은 복수의 장치를 동기해서 동작시키면서, 장치 내에서의 구동축의 동기의 정밀도도 확보하는 것을 가능하게 하는 것에 있다.

본 발명은, 제어 장치와 1개 또는 복수의 제어 대상 장치가 네트워크를 통해서 접속되는 통신 제어 시스템으로서, 상기 복수의 제어 대상 장치 중 적어도 하나는 서로 동기 제어되어야 하는 서브 마스터 및 서브 슬레이브를 갖고, 상기 제어 장치는 상기 제어 대상 장치와의 동기를 취하기 위한 기간인 동기 주기, 해당 동기 주기의 1 주기 중에 복수 마련된 기간인 통신 주기, 및 상기 서브 마스터 및 상기 서브 슬레이브가 상기 동기 주기보다 작은 상호 통신 주기에서 서로 통신하기 위한 상호 통신 제어 정보, 각각의 정보를 기억하는 기억 수단과, 상기 제어 대상 장치에 대해서 동기해서 동작하도록 지령하기 위한 제어 지령을 해당 제어 대상 장치마다 연산하는 연산 수단과, 상기 적어도 하나의 제어 대상 장치의 상기 서브 마스터 및 상기 서브 슬레이브에, 상기 상호 통신 제어 정보를 포함한 상기 제어 지령을 송신하는 통신 제어 수단을 구비한다.

본 발명의 일실시 형태로서, 예를 들면 상기 서브 마스터와 상기 서브 슬레이브 간의 상호 통신으로, 상기 서브 마스터와 상기 서브 슬레이브 간의 동작 보정을 행하는 경우, 상기 서브 마스터를 기준으로 해서, 상기 서브 슬레이브가 자신의 동작을 조정한다.

본 발명의 일실시 형태로서, 예를 들면 상기 동기 주기가 상기 상호 통신 주기의 배수이며, 상기 동기 주기는 10msec 이하이며, 상기 상호 통신 주기는 500μsec 이하이며, 상기 동기 주기와 상기 상호 통신 주기의 비율이 20 이상이다.

본 발명의 일실시 형태로서, 예를 들면 상기 서브 마스터의 제어 방식은 위치 제어이며, 상기 서브 슬레이브는 위치 제어 또는 토크 제어의 어느 쪽의 선택이 가능하다.

본 발명은, 제어 장치와 1개 또는 복수의 제어 대상 장치의 사이에서 통신을 행하고 동기시키는 통신 제어 방법으로서, 상기 복수의 제어 대상 장치의 적어도 하나는 서로 동기 제어되어야 할 서브 마스터 및 서브 슬레이브를 갖고, 상기 제어 대상 장치와의 동기를 취하기 위한 기간인 동기 주기, 해당 동기 주기의 1 주기 내에 복수 마련된 기간인 통신 주기, 및 상기 서브 마스터 및 상기 서브 슬레이브가 상기 동기 주기보다 작은 상호 통신 주기에서 서로 통신하기 위한 상호 통신 제어 정보, 각각의 정보를 기억하는 스텝과, 상기 제어 대상 장치에 대해서 동기해서 동작하도록 지령하기 위한 제어 지령을 해당 제어 대상 장치마다 연산하는 스텝과, 상기 적어도 하나의 제어 대상 장치의 상기 서브 마스터 및 상기 서브 슬레이브에 상기 상호 통신 제어 정보를 포함한 상기 제어 지령을 송신하는 스텝을 포함한다.

본 발명에 따르면, 복수의 장치를 동기해서 동작시키면서, 복수의 구동축을 갖는 장치에 관련되고, 장치 내에서의 구동축도 동기해서 동작시키는 것을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 용접 시스템의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 제어 장치의 기능 구성예를 나타낸 블럭도이다.
도 3은 제어 장치의 하드웨어 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 용접 시스템에 있어서 행해지는 통신의 처리 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 정기 통신으로 제어 장치가 각 슬레이브 장치에 송신하는 제어 지령 프레임의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 정기 통신으로 제어 장치가 각 슬레이브 장치에 송신하는 제어 지령 프레임의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 포지셔너, 슬라이더의 구체적인 예의 사시도를 나타내고, (a)는 포지셔너의 일례를 나타내고, (b)는 슬라이더의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 서브 마스터와 서브 슬레이브의 사이의 상호 통신의 예를 나타내는 순서도이다.
도 9는 정기 통신으로 제어 장치가 각 슬레이브 장치에 송신하는 제어 지령 프레임 및 상호 통신 프레임의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

＜시스템 구성＞

우선, 본 실시 형태에 따른 용접 시스템(1)에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 용접 시스템(1)의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 용접 시스템(1)은 제어 장치(10)와, 용접 로봇(21)과, 용접 전원(22)과, 포지셔너(23)와, 슬라이더(24)와, 디지털 입력 장치(25)와, 디지털 출력 장치(26)를 구비하고 있다. 여기서, 제어 장치(10)는 마스터로서 기능하고, 그 외의 용접 로봇(21), 용접 전원(22), 포지셔너(23), 슬라이더(24), 디지털 입력 장치(25), 디지털 출력 장치(26)는 슬레이브로서 기능한다. 그리고, 용접 시스템(1)은 마스터로부터 송신된 프레임이 차례로 모든 슬레이브를 통과하고, 반환해서 다시 마스터로 돌아옴으로써, 마스터 및 슬레이브를 동기해서 동작시키도록 구성된다.

이하에서는, 용접 로봇(21), 용접 전원(22), 포지셔너(23), 슬라이더(24), 디지털 입력 장치(25), 디지털 출력 장치(26)를 구별할 필요가 없는 경우에는, 슬레이브 장치(20)라고 하는 경우가 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 제어 대상 장치의 일례로서 슬레이브 장치(20)가 이용된다. 그리고, 제어 장치(10)와 슬레이브 장치(20)가 네트워크에 의해 접속되고, 통신 제어 방법을 실시하는 통신 제어 시스템이 구축된다.

또, 본 실시 형태에서는, 네트워크에 있어서 유선에 의한 통신이 행해지고, 통신 방식으로는 EtherCAT(등록 상표)를 이용한 것으로서 설명하지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에 있어서, 통신 방식의 종류는 EtherCAT에 한정되지 않고, 또한 유선에 의한 통신이어도 무선에 의한 통신이어도 좋은 것으로 한다.

제어 장치(10)는 용접 시스템(1)에 있어서의 처리를 제어하는 장치이며, 각 슬레이브 장치(20)에 대해서 동기해서 동작하도록 지령하기 위한 제어 지령을 생성한다. 여기서, 제어 장치(10)는 슬레이브 장치(20)마다 제어 지령을 생성하고, 생성한 제어 지령을 프레임에 격납해서, 각 슬레이브 장치(20)에 송신한다. 즉, 제어 장치(10)가 슬레이브 장치(20)의 제어 지령으로서 송신하는 프레임(이하, 제어 지령 프레임이라고 한다) 내에는, 예를 들면, 용접 로봇(21)용의 제어 지령의 데이터나, 용접 전원(22)용의 제어 지령의 데이터 등이 격납된다.

또, 제어 장치(10)가 제어 지령 프레임을 송신할 때에, 제어 장치(10)와 슬레이브 장치(20) 사이에서 동기를 취하기 위한 기간(이하, 동기 주기라고 한다)이 미리 정해져 있다. 또, 동기 주기를 더 분할한 기간인 통신 주기도 미리 정해져 있다. 즉, 동기 주기의 1 주기 내에, 동기 주기보다 짧은 통신 주기가 복수 마련되어 있고, 동기 주기는 2개의 통신 주기 이상의 길이를 갖고 있다.

여기서, 용접 시스템(1)에서 동기해서 동작시키기 위해서 송수신되는 프레임의 포맷은, 예를 들면 EtherCAT와 같은 통신 방식으로 정해져 있고, 1회로 송수신 가능한 프레임의 최대 용량(예를 들면, 1500 byte)도 정해져 있다. 그 때문에, 최대 용량을 넘은 바이트 수의 제어 지령 프레임이 송신되어도, 예를 들면 수신측의 장치에서 파기되어, 데이터의 송수신이 정상적으로 행해지지 않는다. 본 실시 형태에 있어서도, 제어 장치(10)는 모든 슬레이브 장치(20)용의 제어 지령을 1개의 제어 지령 프레임에 격납하려고 하면, 정해진 프레임의 최대 용량을 초과해 버린다.

그래서, 제어 장치(10)는 모든 슬레이브 장치(20)용의 제어 지령을 1개의 통신 주기에 집중시켜 1회로 송신하는 것이 아니라, 프레임의 최대 용량에 들어가도록, 동기 주기 내에서 복수 마련된 통신 주기의 각각에 각 슬레이브 장치(20)용의 제어 지령을 분산시킨다. 그리고, 제어 장치(10)는 통신 주기마다 제어 지령 프레임을 생성해서 송신한다.

예를 들면, 동기 주기 내에서의 1번째의 통신 주기에 있어서, 제어 장치(10)는 용접 로봇(21)용의 제어 지령의 데이터, 용접 전원(22)용의 제어 지령의 데이터, 디지털 출력 장치(26)용의 제어 지령의 데이터를 제어 지령 프레임에 격납해서 송신한다. 다음으로, 예를 들면, 동기 주기 내에서의 2번째의 통신 주기에 있어서, 제어 장치(10)는 용접 로봇(21)용의 제어 지령의 데이터, 용접 전원(22)용의 제어 지령의 데이터, 포지셔너(23)용의 제어 지령의 데이터, 슬라이더(24)용의 제어 지령의 데이터를 제어 지령 프레임에 격납해서 송신한다. 다만, 제어 장치(10)는 모든 슬레이브 장치(20)와의 사이에서 동기를 취하기 위해서, 각각의 슬레이브 장치(20)용의 제어 지령은 동기 주기 내에 복수 마련된 통신 주기 중 적어도 1개의 통신 주기에 할당해서 송신된다.

또, 제어 장치(10)는 동기 주기마다, 각 슬레이브 장치(20)에 대해서 동기의 타이밍을 알리기 위한 클록 신호를 송신한다. 제어 장치(10)는 이러한 클록 신호 및 제어 지령 프레임을 송신하는 처리를 동기 주기마다 반복 실행해서, 각 슬레이브 장치(20)와의 사이에서 동기를 취하는 제어를 행한다.

다음으로, 각 슬레이브 장치(20)에 대해 설명한다.

용접 로봇(21)은 복수의 관절을 갖는 팔(암)을 구비하고, 용접에 관한 각종 작업을 행한다. 또, 용접 로봇(21)의 팔의 선단에는, 워크에 대한 용접 작업을 행하기 위한 용접 토치가 마련된다.

용접 전원(22)은 용접 로봇(21)의 용접 토치에 유지된 전극(예를 들면, 용접 와이어)에 전력을 공급한다. 용접 전원(22)이 전력을 공급함으로써, 용접 로봇(21)에 마련된 용접 토치의 전극에서 아크가 발생한다.

포지셔너(23)는 워크의 위치를 조절한다.

슬라이더(24)는 용접 로봇(21)의 아래에 배치되고, 용접 로봇(21)을 이동시킨다.

디지털 입력 장치(25)는, 예를 들면, 키보드, 터치 패널 디스플레이이며, 외부로부터 디지털 데이터의 입력을 받아들인다.

디지털 출력 장치(26)는 예를 들면, 디스플레이를 갖는 표시 장치이며, 디지털 데이터를 외부로 출력한다.

그리고, 각 슬레이브 장치(20)는 자신 앞의 제어 지령의 데이터(이하, 제어 장치(10)가 생성한 제어 지령의 데이터를 커멘드 데이터라고 한다)가 격납된 제어 지령 프레임을 수신하면, 제어 지령 프레임 중에서 자신 앞의 커멘드 데이터를 취득한다. 또, 각 슬레이브 장치(20)는 클록 신호의 수신 간격을 동기 주기로 해서 클록 신호를 수신한 타이밍마다, 1개의 동기 주기 내에서 취득 완료의 커멘드 데이터의 제어 지령을 반영시켜 동작을 실행한다.

또, 각 슬레이브 장치(20)는, 자신 앞의 커멘드 데이터가 격납된 제어 지령 프레임을 수신하면, 수신한 시점에서의 동작 상황(즉, 수신한 시점에서의 제어 지령의 실행 결과)을 피드백하는 내용의 데이터를 생성한다(이하, 제어 지령의 실행 결과로서 생성되는 데이터를 모니터 데이터라고 칭한다). 그리고, 각 슬레이브 장치(20)는, 자신 앞의 커멘드 데이터 대신에, 생성한 모니터 데이터를 제어 지령 프레임에 격납해서, 제어 장치(10)에 송신한다.

이와 같이 해서, 제어 지령 프레임은, 제어 장치(10)로부터 각 슬레이브 장치(20)에 송신되고, 모든 슬레이브 장치(20)에서 수신된 후, 반환해서 또는 모든 슬레이브 장치(20)를 통과해서 최종적으로 제어 장치(10)로 돌아온다. 그리고, 제어 장치(10)는 돌아온 제어 지령 프레임에 격납되어 있는 각 슬레이브 장치(20)의 모니터 데이터를 취득한다. 제어 장치(10)와 각 슬레이브 장치(20) 사이에서 커멘드 데이터 및 모니터 데이터가 교환되어, 제어 장치(10)에 의한 동기 제어가 행해진다.

＜제어 장치의 기능 구성＞

다음으로, 본 실시 형태에 따른 제어 장치(10)의 기능 구성에 대해 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 제어 장치(10)의 기능 구성예를 나타낸 블럭도이다. 제어 장치(10)는 각 슬레이브 장치(20)에 대한 제어 지령을 생성해서 제어 지령 프레임을 출력하는 제어 지령부(11)와, 동기 주기 및 통신 주기에 관한 정보를 기억하는 기억부(12)와 각 슬레이브 장치(20)과의 사이에 데이터의 송수신을 실시하는 통신부(13)를 구비한다.

제어 지령부(11)는 각 슬레이브 장치(20)의 동작을 지정하는 지정치를 연산해서 커멘드 데이터를 생성한다. 그리고, 제어 지령부(11)는 생성한 커멘드 데이터를 격납한 제어 지령 프레임을, 통신부(13)를 통해서 각 슬레이브 장치(20)에 송신한다. 또, 제어 지령부(11)는 각 슬레이브 장치(20)를 통과해서 돌아온 제어 지령 프레임을 통신부(13)로부터 수취하고, 수취한 제어 지령 프레임에 격납되어 있는 모니터 데이터를 취득해서, 각 슬레이브 장치(20)의 처리 결과를 인식한다. 또한, 제어 지령부(11)는 동기 주기마다, 각 슬레이브 장치(20)에 대해서 클록 신호를 송신한다.

또, 제어 지령부(11)는 각 슬레이브 장치(20)에 클록 신호나 제어 지령 프레임을 송신하기 전에, 슬레이브 장치(20)의 동작에 이용되는 파라미터의 설정 및 파라미터의 보정 등을 행하기 위한 지령을 각 슬레이브 장치(20)에 송신한다. 여기서 송신되는 지령은 동기 주기 또는 통신 주기 등의 일정 주기로 송신되는 정기적인 지령에 대해서, 부정기(不定期)로 송신되는 지령이며, 동기 주기나 통신 주기의 잉여 시간을 이용해서 송신된다. 이하에서는, 이러한 슬레이브 장치(20)의 파라미터 설정 등을 위해서 행해지는 통신을 비정기 통신이라고 칭하고, 비정기 통신이 행해진 후의 동기 주기 또는 통신 주기에서 행해지는 통신을 정기 통신이라고 칭하는 것으로 한다. 본 실시 형태에서는, 연산 수단, 통신 제어 수단의 일례로서 제어 지령부(11)가 이용된다.

기억부(12)는 동기 주기 및 통신 주기에 관한 정보를 정한 데이터베이스(이하, 동기 DB라고 칭한다)를 기억한다. 이 동기 DB에는, 동기 주기 및 통신 주기의 시간의 길이, 동기 주기 중에서 각 슬레이브 장치(20) 앞의 커멘드 데이터를 송신하는 통신 주기의 타이밍, 각 슬레이브 장치(20) 앞의 커멘드 데이터가 격납되는 제어 지령 프레임 내의 위치 등의 정보가 기억된다. 이 동기 DB의 정보는 제어 지령부(11)가 정기 통신으로 클록 신호 및 제어 지령 프레임을 송신할 때에 이용된다. 본 실시 형태에서는, 기억 수단의 일례로서 기억부(12)가 이용된다.

통신부(13)는 정기 통신 및 비정기 통신에 있어서 데이터의 송수신을 행한다. 예를 들면, 정기 통신에 있어서, 통신부(13)는 제어 지령부(11)가 생성한 제어 지령 프레임을, 제어 장치(10)로부터 각 슬레이브 장치(20)에 송신한다. 또, 통신부(13)는 각 슬레이브 장치(20)를 통과해서 돌아온 제어 지령 프레임을 수신하고, 수신한 제어 지령 프레임을 제어 지령부(11)에 출력한다.

＜제어 장치의 하드웨어 구성＞

다음으로, 제어 장치(10)의 하드웨어 구성에 대해 설명한다. 도 3은 제어 장치(10)의 하드웨어 구성예를 나타내는 도면이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(10)는 예를 들면 범용의 PC(Personal Computer) 등에 의해 실현되고, CPU(101)와, 기억 영역인 메인 메모리(102) 및 자기 디스크 장치(HDD：Hard Disk Drive)(103)를 구비한다. 여기서, CPU(101)는 OS(Operating System)나 어플리케이션 소프트웨어 등의 각종 프로그램을 실행하고, 제어 장치(10)의 각 기능을 실현한다. 또, 메인 메모리(102)는 각종 프로그램이나 그 실행에 이용하는 데이터 등을 기억하는 기억 영역이며, HDD(103)는, 각종 프로그램에 대한 입력 데이터나 각종 프로그램으로부터의 출력 데이터 등을 기억하는 기억 영역이다.

또, 제어 장치(10)는 외부와의 통신을 행하기 위한 통신 I/F(104)와, 비디오 메모리나 디스플레이 등으로 이루어지는 표시 기구(105)와, 키보드나 마우스 등의 입력 디바이스(106)와, 기억 매체에 대해서 데이터의 읽고 쓰기를 행하기 위한 드라이버(107)를 구비한다.

그리고, 예를 들면, CPU(101)가 OS나 어플리케이션 소프트웨어 등의 각종 프로그램을 실행함으로써, 제어 장치(10)에 있어서의 제어 지령부(11)의 기능이 실현된다.

또, 기억부(12)는 예를 들면, HDD(103)에 의해 실현된다. 또한, 통신부(13)는, 예를 들면, 통신 I/F(104)에 의해 실현된다. 다만, 도 3은 하드웨어의 구성예에 불과하고, 제어 장치(10)는 도시의 구성으로 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시 형태를 실현하는 프로그램은 자기 디스크나 광 디스크, 반도체 메모리, 그 외의 기록 매체에 저장해서 배포하거나, 네트워크를 통해서 배포됨으로써, 제공할 수 있다.

＜통신의 처리 순서＞

다음으로, 용접 시스템(1)에 있어서 행해지는 통신의 처리 순서에 대해 설명한다. 도 4는 용접 시스템(1)에 있어서 행해지는 통신의 처리 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다.

우선, 작업자가 제어 장치(10)의 전원을 넣으면, 제어 장치(10)의 제어 지령부(11)는 기억부(12)에 기억된 동기 DB의 정보를 취득한다(스텝 101). 다음으로, 제어 지령부(11)는 용접 시스템(1) 내의 네트워크 상에 존재하는 각 슬레이브 장치(20)를 검출한다(스텝 102). 여기서, 각 슬레이브 장치(20)의 검출시에, 미리 각 슬레이브 장치(20)의 IP 주소 등의 정보가 동기 DB 등에 기억되어 있다. 그리고, 제어 지령부(11)는 네트워크에 데이터를 송신하고, 미리 정해진 IP 주소를 갖는 슬레이브 장치(20)가 네트워크 상에 어떠한 순번으로 배치되어 있는지를 검출한다.

다음으로, 제어 지령부(11)는, 검출한 각 슬레이브 장치(20)에 있어서의 파라미터 설정 및 파라미터의 보정을 행하기 위해서, 통신부(13)를 통해서 각 슬레이브 장치(20)에 비정기 통신의 지령을 송신한다(스텝 103). 비정기 통신의 지령에 의해 각 슬레이브 장치(20)의 파라미터 설정 및 보정이 행해진 후, 제어 지령부(11)는 정기 통신을 개시한다(스텝 104).

정기 통신에 있어서, 제어 지령부(11)는 스텝 101에서 취득한 동기 DB의 정보를 토대로, 동기 주기마다 클록 신호를 생성해서, 각 슬레이브 장치(20)에 송신한다. 또, 제어 지령부(11)는 슬레이브 장치(20)마다 커멘드 데이터를 생성한다. 그리고, 제어 지령부(11)는 동기 DB의 정보를 토대로, 각 슬레이브 장치(20)에 대응하는 커멘드 데이터의 각각을, 동기 주기 내의 통신 주기의 적어도 1개의 통신 주기에 할당하고, 할당한 커멘드 데이터를 포함하는 제어 지령 프레임을 통신 주기마다 송신한다.

또, 제어 지령부(11)는, 모든 슬레이브 장치(20)를 통과해서 돌아온 제어 지령 프레임을 수취하고, 제어 지령 프레임에 격납되어 있는 모니터 데이터를 토대로 각 슬레이브 장치(20)의 처리 결과를 인식한다. 이러한 제어 지령 프레임의 송수신이 통신 주기마다 행해져서, 1개의 동기 주기의 처리가 된다. 또한, 1개의 동기 주기의 처리가 반복해 실행되어, 각 슬레이브 장치(20)가 동기해서 동작하도록 제어된다.

＜정기 통신으로 송신되는 제어 지령 프레임의 설명＞

다음으로, 정기 통신으로 제어 장치(10)가 각 슬레이브 장치(20)에 송신하는 제어 지령 프레임에 대해 설명한다. 도 5 및 도 6은 정기 통신에서 제어 장치(10)가 각 슬레이브 장치(20)에 송신하는 제어 지령 프레임의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 및 도 6에 나타내는 예에서는, 동기 주기가 5 분할되고, 동기 주기 내에 통신 주기가 5개 포함되어 있다. 또, 동기 주기가 5 msec, 통신 주기가 1 msec로서 미리 정해져 있는 것으로 한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 데이터 1~데이터 6은, 슬레이브 장치(20) 앞의 커멘드 데이터로서 슬레이브 장치(20)마다 생성되는 데이터이다. 여기서, 데이터 1은 용접 로봇(21)용의 데이터, 데이터 2는 용접 전원(22)용의 데이터, 데이터 3은 포지셔너(23)용의 데이터이다. 또, 데이터 4는 슬라이더(24)용의 데이터, 데이터 5는 디지털 입력 장치(25)용의 데이터, 데이터 6은 디지털 출력 장치(26)용의 데이터이다.

그리고, 제어 장치(10)는 기억부(12)에 기억된 동기 DB를 토대로, 각 슬레이브 장치(20) 앞의 데이터인 데이터 1~데이터 6을 각 통신 주기에 할당해서 송신한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 1번째의 통신 주기에서, 데이터 1, 데이터 2, 데이터 6이 송신된다. 2번째의 통신 주기에서는, 데이터 1, 데이터 2, 데이터 3, 데이터 4가 송신된다. 3번째의 통신 주기에서는, 2번째의 통신 주기와 마찬가지로, 데이터 1, 데이터 2, 데이터 3, 데이터 4가 송신된다. 4번째의 통신 주기에서는, 데이터 1, 데이터 2, 데이터 5가 송신된다. 마지막 5번째의 통신 주기에서는, 데이터 1, 데이터 2가 송신된다.

부언하면, 용접 로봇(21)용의 데이터 1, 용접 전원(22)용의 데이터 2는 5개의 통신 주기의 모두에서 송수신이 행해진다. 또, 포지셔너(23)용의 데이터 3, 슬라이더(24)용의 데이터 4는, 5개의 통신 주기 중 2번째 및 3번째의 통신 주기에서 송수신이 행해진다.

또한, 디지털 입력 장치(25)용의 데이터 5는 4번째의 통신 주기에서 송수신이 행해지고, 디지털 출력 장치(26)용의 데이터 6은 1번째의 통신 주기에서 송수신이 행해진다.

구체적으로는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 정기 통신의 개시 시간을 「0 msec」로 하면, 송신 개시부터 1 msec 후에, 데이터 1, 데이터 2, 데이터 6을 격납한 제어 지령 프레임이 송신된다. 마찬가지로, 동일한 동기 주기 내의 처리로서 송신 개시부터 2 msec 후, 송신 개시부터 3 msec 후, 송신 개시부터 4 msec 후, 송신 개시부터 5 msec 후에 있어서, 제어 지령 프레임이 송신된다. 또, 송신 개시부터 5 msec 후, 5번째의 통신 주기에서 제어 지령 프레임의 송수신이 행해지면, 1개의 동기 주기가 종료한다. 그리고, 다음의 동기 주기가 개시한다. 즉, 송신 개시부터 6 msec 후, 다음의 동기 주기의 1번째의 통신 주기에 있어서, 데이터 1, 데이터 2, 데이터 6을 격납한 제어 지령 프레임이 송신된다.

이와 같이, 동기해서 동작하기 위한 데이터를 각 통신 주기에 할당함으로써, 1회에 송수신 가능한 프레임의 최대 용량을 넘지 않도록 데이터의 송수신이 행해진다. 또, 제어 장치(10) 및 각 슬레이브 장치(20)에서 동기해서 동작하기 위해서는, 각 슬레이브 장치(20)용의 데이터는, 1회의 동기 주기에 있어서의 복수의 통신 주기 중 적어도 어느 1개의 통신 주기에서 송수신되면 좋다. 즉, 도 6에 나타내는 예에서는, 데이터 1~데이터 6의 각 데이터는, 5개로 분할된 통신 주기 중 적어도 어느 1개의 통신 주기에서 송수신되면 좋다.

또, 각 슬레이브 장치(20)는 클록 신호를 수신한 타이밍마다, 1개의 동기 주기 내에 취득 완료의 커멘드 데이터를 반영시켜 동작하지만, 취득 완료의 커멘드 데이터가 복수인 경우에는, 마지막에 취득한 커멘드 데이터를 반영시킨다. 즉, 슬레이브 장치(20)는 1개의 동기 주기 내에서 복수의 커멘드 데이터를 수신한 경우에는, 그 동기 주기의 마지막에 수신한 커멘드 데이터를 반영시킨다.

도 6에 나타내는 예에서는, 용접 로봇(21) 및 용접 전원(22)에 대해서, 동기 주기 내에 5개의 통신 주기의 모두에서 커멘드 데이터가 송신되기 때문에, 마지막 5번째의 통신 주기에서 송신된 커멘드 데이터의 내용이 반영된다. 즉, 용접 로봇(21) 및 용접 전원(22)은 1번째~4번째의 통신 주기에서 커멘드 데이터를 수신한 때에는, 그 시점에서의 동작 상황을 나타내는 모니터 데이터를 저장해서 제어 장치(10)에 송신하지만, 결과적으로 1번째~4번째의 통신 주기의 커멘드 데이터는 동작의 실행에는 사용되지 않은 것으로 된다.

마찬가지로, 포지셔너(23) 및 슬라이더(24)에서는, 동기 주기 내에 2번째 및 3번째의 통신 주기에서 커멘드 데이터가 송신되기 때문에, 3번째의 통신 주기에서 송신된 커멘드 데이터의 내용이 반영된다.

또, 노이즈 등의 발생이 원인으로 커멘드 데이터의 송수신이 정상적으로 행해지지 않은 경우에는, 동일한 동기 주기 내에 1개 전의 커멘드 데이터가 채용된다. 예를 들면, 용접 로봇(21)에 있어서, 5번째의 통신 주기에서 커멘드 데이터의 송수신이 정상적으로 행해지지 않은 경우에는, 1개 전에 해당하는 4번째의 통신 주기에서 송수신된 커멘드 데이터의 내용이 반영된다. 그 때문에, 1회의 동기 주기 중에 2개 이상의 통신 주기에서 커멘드 데이터의 송수신이 행해짐으로써, 예를 들면, 1회의 동기 주기 중에 1개의 통신 주기에서만 커멘드 데이터의 송수신이 행해지는 구성과 비교해서, 커멘드 데이터를 확보하기 쉬워져 동기 제어의 신뢰성이 향상된다.

또, 예를 들면, 아크 모방의 안정성 향상이나 터치 센싱의 정밀도 향상 등의 관점에서, 동기 주기 및 통신 주기는 짧은 것이 바람직하다. 여기서, 아크 모방은, 용접 작업에 있어서, 교시된 용접선의 궤적과의 차이가 생겨도, 용접 토치의 선단과 용접선의 상대 위치를 일정하게 유지하고, 용접 토치의 목적 위치가 홈으로부터 어긋나지 않게 하는 기능이다. 또, 터치 센싱은, 워크와 용접 와이어 사이에 전압을 인가해 두고, 용접 와이어가 워크에 접촉했을 때에 생기는 전압 강하의 현상을 이용함으로써 워크의 위치를 검출하고, 검출한 워크의 위치를 토대로 용접 로봇(21)의 위치를 보정하는 기능이다.

상술한 바와 같이, 도 5 및 도 6에 있어서, 용접 로봇(21)용의 데이터 1, 용접 전원(22)용의 데이터 2는, 5개의 통신 주기의 모두에서 송수신이 행해진다. 한편, 포지셔너(23)용의 데이터 3, 슬라이더(24)용의 데이터 4는, 5개의 통신 주기 중 2번째 및 3번째의 통신 주기에서만 송수신이 행해진다. 용접 시스템(1)에 있어서, 용접 로봇(21), 용접 전원(22)의 중요성이 높다고 생각되기 때문에, 용접 로봇(21), 용접 전원(22)용의 데이터의 송수신 횟수는 포지셔너(23), 슬라이더(24)용의 데이터의 송수신 횟수와 비교해서 높게 설정되어 있다.

그렇지만, 포지셔너(23), 슬라이더(24)는, 그들 자신(장치 자신) 내에서 복수의 구동축(예를 들면 2축)을 갖는 것이고, 이들 복수의 구동축의 사이에서의 동기를 확보하는 것이 정확한 동작을 확보하기 위해서 중요하다.

도 7은 포지셔너(23), 슬라이더(24)의 구체적인 예의 사시도를 나타낸다. 도 7(a)은 포지셔너(23)의 일례를 나타낸다. 포지셔너(23)는 워크 W의 위치 결정을 하기 위해, 각각 화살표 A 방향으로 움직이는 2개의 구동부(23a, 23b)를 갖는다. 그리고, 주가 되는 구동축으로서의 주 모터(M1)가 구동부(주 구동부)(23a)를 구동시킨다. 또한, 주 모터(M1)에 추종하는 추종 모터(M2)가 추종하는 구동축으로서 마련되고, 추종 모터(M2)는 구동부(추종 구동부)(23b)를 구동시킨다.

추종하는 추종 모터(M2)는, 주 모터(M1)에 대해서 추종하는 관계에 있기 때문에, 주 모터(M1)가 마스터로서, 추종 모터(M2)가 슬레이브로서 정의된다. 다만, 용접 시스템(1)에 있어서, 제어 장치(10)가 마스터로서, 각 슬레이브 장치(20)가 슬레이브로서 정의되어 있기 때문에, 이하, 주 모터(M1)를 서브 마스터로서, 추종 모터(M2)를 서브 슬레이브로서 정의한다.

이러한 포지셔너(23)는 기둥과 같이 긴 구조물인 워크 W를 회전시킬 필요가 있고, 워크 W에 뒤틀림이 생기지 않도록, 서브 마스터인 주 모터(M1)와 서브 슬레이브인 추종 모터(M2)가 가능한 한 정확하게 동기할 필요가 있다.

도 7(b)은 슬라이더(24)의 일례를 나타낸다. 슬라이더(24)는 로봇 R를 이동시키기 위해서, 화살표 B 방향으로 움직이는 2개의 구동부(24a, 24b)를 갖는다. 그리고, 주가 되는 구동축으로서의 주 모터(M1)가 구동부(주 구동부)(24a)를 구동시킨다. 또한, 주 모터(M1)에 추종하는 추종 모터(M2)가 추종하는 구동축으로서 마련되고, 추종 모터(M2)는 구동부(추종 구동부)(24b)를 구동시킨다. 여기에서도 포지셔너(23)와 마찬가지로, 주 모터(M1)를 서브 마스터로서, 추종 모터(M2)를 서브 슬레이브로서 정의한다.

이러한 슬라이더(24)는 문 형태의 구조를 나타내고, 구동부(24a, 24b)가 각각 2개의 기둥 부분에 상당하고, 슬라이더(24) 자신에게 뒤틀림이 생기지 않도록, 서브 마스터인 주 모터(M1)와 서브 슬레이브인 추종 모터(M2)가 가능한 한 정확하게 동기할 필요가 있다.

종래는, 서브 마스터의 이동 위치(회전 위치)를 인코더에 의해 모니터링하고, 모니터링에 근거하는 펄스 신호의 지령을 서브 슬레이브에 보내고, 서브 슬레이브를 서브 마스터에 동기시키는 방식이 채용되어 왔다. 그렇지만, 이러한 방식으로는, 서브 마스터의 동작 결과를 토대로 서브 슬레이브를 동작시키기 때문에, 동작 개시에 지연이 발생하고, 가속·감속시 등, 운전 상황이 크게 바뀔 때에, 서브 마스터와 서브 슬레이브 간의 위치 편차의 편차가 커져, 동기 제어가 곤란한 것으로 되었다. 또, 펄스 인코더, 해당 펄스 인코더를 위한 특수한 서보 앰프 등, 특수한 부품이 필요하고, 비용 등을 증가시키는 요인이 되었다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 포지셔너(23), 슬라이더(24)의, 복수의 구동축 사이에서의 상호의 통신에 의해 동기를 확보함으로써, 용이하게 높은 동기 정밀도를 확보하는 것을 가능하게 하고 있다.

전제로서, 제어 지령부(11)는 도 4의 스텝 103에서, 검출한 각 슬레이브 장치(20)에 있어서의 파라미터 설정 및 파라미터의 보정을 행하기 위해서, 통신부(13)를 통해서 각 슬레이브 장치(20)에 비정기 통신의 지령을 송신한다. 여기서, 연산 수단, 통신 제어 수단으로서의 제어 지령부(11)는, 추가로 슬레이브 장치(20) 중의 포지셔너(23), 슬라이더(24)에 대해서는, 다른 슬레이브 장치에 대한 비정기 통신의 지령에 더해서, 복수의 구동축, 즉 서브 마스터 및 서브 슬레이브의 동작이나 상호 통신에 이용되는 파라미터의 설정, 파라미터의 보정 등을 행하기 위한 지령도 송신한다.

기억부(12)는 동기 주기 및 통신 주기에 관한 정보에 더해서, 서브 마스터 및 서브 슬레이브가 서로 통신하는 상호 통신에 관한 정보도 기억한다. 즉, 기억부(12)의 동기 DB에는, 서브 마스터 및 서브 슬레이브의 네트워크 상에서의 위치, 서브 마스터와 서브 슬레이브 사이에서 상호 통신을 행하는 데이터 종별(위치 데이터, 토크 데이터 등), 상호 보정 제어의 기능의 온·오프의 명령이나, 보정 비율 파라미터 등과 같은, 서브 마스터와 서브 슬레이브 사이에서 상호 통신을 행할 때에, 상호 통신의 각종 설정에 관한 상호 통신 설정 정보가 기억된다. 이 동기 DB의 정보는, 제어 지령부(11)가 정기 통신으로 클록 신호 및 제어 지령 프레임을 송신할 때에 이용된다. 본 실시 형태에서는, 기억 수단의 일례로서 기억부(12)가 이용된다.

그리고, 본 실시 형태에서는, 마스터로서의 제어 장치(10)(연산 수단, 통신 제어 수단으로서의 제어 지령부(11))는 기억부(12)에서 기억된 정보를 토대로, 포지셔너(23)(또는 슬라이더(24))로의 제어 지령에 있어서, 2축에 대응하는 서브 마스터, 서브 슬레이브 각각에 대한 제어 지령의 연산도 행한다. 포지셔너(23)(또는 슬라이더(24))로의 지령에 서브 마스터, 서브 슬레이브 각각에 대한 지령, 즉, 서브 마스터, 서브 슬레이브가 목표로 해야 할 목표치, 상호 통신의 각종 설정이 포함되어 있는 것으로 이해해도 좋다. 또한, 제어 장치(10)(연산 수단, 통신 제어 수단으로서의 제어 지령부(11))는 포지셔너(23)(또는 슬라이더(24))에 대해, 상호 통신 주기에서 상호 통신해야 할 지령을 포함하는 제어 지령을 송신한다. 즉, 이 제어 지령은 포지셔너(23)(또는 슬라이더(24))의 서브 마스터, 서브 슬레이브가 상호 통신할 때에 필요한 상호 통신 설정 정보, 목표치 등을 포괄적으로 포함하는 상호 통신 제어 정보를 포함한다. 포지셔너(23)(또는 슬라이더(24))는 이 제어 지령을 수신하고, 그 서브 마스터, 서브 슬레이브가, 상호 통신 제어 정보를 참조하면서 목표치를 향해서, 상호 통신을 행하면서 동작한다.

상호 통신 제어 정보(상호 통신 설정 정보, 목표치 등을 포함한다)를 포함하는 제어 지령(이하, 단지 「제어 지령」이라고 한다)을 수신한 포지셔너(23)(또는 슬라이더(24))는 서브 마스터 및 서브 슬레이브 간의 상호 통신을 개시한다. 여기서, 상호 통신의 주기는 앞서 설명한 동기 주기보다 작다. 이하, 상호 통신에 대해, 도 8을 이용해서 구체적으로 설명한다. 상호 통신의 방식은 예를 들면 CAN(Controller Area Network)와 같은 종래 형태의 통신 방식을 채용할 수 있다.

도 8은 포지셔너(23)(또는 슬라이더(24))에 있어서의 서브 마스터와 서브 슬레이브 사이의 상호 통신의 예를 나타내는 순서도이다. 우선, 서브 마스터 및 서브 슬레이브는 제어 장치(마스터)(10)로부터의 제어 지령을 수신한다(스텝 11 및 스텝 21).

그리고, 서브 마스터가 제어 지령에 근거해서 동작함과 아울러(스텝 12), 서브 슬레이브도 제어 지령에 근거해서 동작한다(스텝 22). 그리고, 서브 마스터가 동작중의 상태를 서브 슬레이브에 송신함과 아울러(스텝 13), 서브 슬레이브가 동작중의 상태를 서브 마스터에 송신한다(스텝 23).

서브 마스터는, 스텝 23에 대응해서 서브 슬레이브의 동작중의 상태를 수신함과 아울러(스텝 14), 서브 슬레이브는, 스텝 13에 대응해서 서브 마스터의 동작중의 상태를 수신한다(스텝 24). 그리고, 서브 슬레이브는 서브 마스터의 동작 상태에 맞춰서, 자신의 동작을 보정한다(스텝 25). 서브 슬레이브는 서브 마스터의 동작 상태를 기준으로 해서 자신의 동작을 제어하고 있고, 서브 슬레이브는 서브 마스터에 추종하고 있다고 할 수 있다. 기본적으로, 서브 마스터는 서브 슬레이브의 동작 상태에 맞춰서, 자신의 동작을 보정하지는 않는다.

서브 마스터는 서브 슬레이브의 이상이 검출된 경우는 동작을 정지하고(스텝 15), 서브 슬레이브는 서브 마스터의 이상이 검출된 경우는 동작을 정지한다(스텝 26). 그리고, 서브 마스터 및 서브 슬레이브는 동작 결과를 제어 장치(마스터)(10)에 송신한다(스텝 16 및 스텝 27). 이하, 스텝 11 및 스텝 21 이후의 동작이 반복된다.

상술의 예에서는, 1개의 서브 마스터에 대해 1개의 서브 슬레이브가 존재하는 경우에 대해 설명했지만, 1개의 서브 마스터에 대해 복수의 서브 슬레이브가 존재해도 좋다. 이러한 경우에도, 서브 슬레이브가 서브 마스터의 동작에 추종함으로써, 효율적인 동작 보정이 가능해진다. 즉, 서브 마스터와 서브 슬레이브 간의 상호 통신으로, 서브 마스터와 서브 슬레이브 간의 동작 보정을 행하는 경우, 서브 마스터를 기준으로 해서, 서브 슬레이브가 자신의 동작의 조정을 할 수 있다.

또, 동기 주기는 여기서의 상호 통신의 주기(상호 통신 주기)보다 크지만, 상호 통신 주기의 배수이어도 좋다. 또, 동기 주기는 10 msec 이하, 상호 통신 주기는 500μsec 이하이며, 동기 주기와 상호 통신 주기의 비율(동기 주기/상호 통신 주기)은 20 이상으로 되도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 상술의 예와 마찬가지로, 동기 주기가 5 msec인 경우, 상호 통신 주기를 125μsec로 설정할 수 있다(동기 주기/상호 통신 주기=40). 이 조건을 만족시킴으로써, 서브 마스터와 서브 슬레이브 간에 상호 통신을 이용하는 것에 의한 메리트가 커진다. 또, 상호 통신 주기의 값은 제어 장치(10)의 기억부(12)에 기억해서, 통신 제어 수단(제어 지령부(11))이 제어 지령에 포함되어 송신해도 좋지만, 서브 마스터, 서브 슬레이브가 독립해서 메모리 등의 기억 장치에 기억해 두는 것이 바람직하다.

슬레이브 장치의 내부에서는, 동기 주기(5 msec)보다 빠른 주기(125μsec)인 상호 통신 주기에서 동작 제어를 행하기 때문에, 동작 제어 중에 시시각각 동작 상태가 변해도, 높은 추종성을 확보할 수 있다. 추종성의 관점에서는 상호 통신 주기가 작을수록 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 동기 주기가 5 msec, 통신 주기가 1 msec, 상호 통신 주기가 125μsec로 정해져 있다. 5 msec의 긴 동기 주기로, 복수의 슬레이브 장치가 동기 제어되고, 125μsec의 매우 작은 상호 통신 주기에서, 슬레이브 장치 내의 서브 마스터와 서브 슬레이브가 고속으로 동작 보정되고, 1 msec의 약간 짧은 통신 주기에서, 각 슬레이브 장치의 동작 결과가 모니터링된다.

용접 시스템(1)에 있어서, 서브 마스터의 제어 방식은 위치 제어에 고정하고, 서브 슬레이브는 위치 제어 또는 토크 제어의 어느 쪽을 선택하도록 설정할 수 있다. 위치 제어는 서브 마스터, 서브 슬레이브의 위치(모터의 경우는 회전 각도)를 제어하는 제어 방식이며, 토크 제어는 전류의 제어에 의해 모터의 발생 토크를 제어하는 방식이다. 서브 마스터의 제어 방식이 위치 제어이며, 서브 슬레이브의 제어 방식도 위치 제어인 경우, 양자의 위치 편차의 편차를 감소시키는 제어가 이루어진다. 서브 마스터의 제어 방식이 위치 제어이며, 서브 슬레이브의 제어 방식이 토크 제어인 경우, 서브 마스터의 토크의 지령이 서브 슬레이브의 토크의 지령으로서 전달된다.

또, 서브 마스터의 제어 방식은 위치 제어에 고정하고, 상황(포지셔너, 슬라이더에 있어서의 워크의 편심 하중, 열에 의한 왜곡 등)에 따라, 서브 슬레이브의 제어 방식을 위치 제어 또는 토크 제어로 전환할 수도 있다.

또, 서브 마스터의 제어 방식은 위치 제어 또는 속도 제어를 이용하도록 할 수 있다. 속도 제어는 이동 속도 지령(모터의 경우는 회전 속도 지령)에 따라서, 무단계로 서브 마스터의 속도를 전환하는 방식이다. 서브 마스터의 제어 방식으로 속도 제어를 이용하는 경우, 일반적으로 서브 슬레이브의 제어 방식으로서는, 토크 제어가 이용된다.

도 9는, 도 6에 대응해서, 본 실시 형태의 정기 통신에 있어서의 제어 장치가 각 슬레이브 장치에 송신하는 제어 지령 프레임에 대해, 서브 마스터와 서브 슬레이브 간의 상호 통신에 대응한 상호 통신 프레임이 어떠한 관계에 있는지를 나타내는 도면이다. 동기 주기가 5 분할되고, 동기 주기 내에 통신 주기가 5개 포함되어 있지만, 통신 주기에 상호 통신 주기가 포함된다. 또, 동기 주기가 5 msec, 통신 주기가 1 msec, 상호 통신 주기가 125μsec로서 미리 정해져 있다.

인코더의 펄스 신호를 제어 입력으로서 이용하는 등의 종래의 방식에서는, 서브 마스터가 동작 후에 서브 슬레이브가 추종하는 제어이다. 이러한 제어 방식에서는, 서브 슬레이브의 움직임에 지연이 발생하게 되어, 원활한 동작을 방해할 수 있다. 한편, 본 발명에서는, 서브 마스터 및 서브 슬레이브가 상호 통신에 의해 동시에 스타트하고, 동작중에 서로 보정하는 방식이기 때문에, 서브 슬레이브의 움직임에 지연이 발생하는 것을 방지해서, 보다 원활한 제어가 용이해진다.

또, 서브 마스터와 서브 슬레이브 간의 상호 통신 주기가 슬레이브 장치 간의 동기 주기보다 작기 때문에, 슬레이브 장치의 높은 추종성이 확보된다.

또, 종래의 방식에서는, 위치 검출용의 센서로부터의 위치 피드백 펄스 신호를 제어 입력 신호로서 사용하기 때문에, 펄스 출력을 행하는 펄스 인코더라고 하는 특수품을 반드시 필요로 하고 있었기 때문에, 비용의 증가를 초래했다. 그렇지만, 본 발명을 채용함으로써 그 같은 특수품을 채용할 필요는 없어져서, 비용의 증가를 억제할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 용접을 행하는 시스템에서 동기 제어하는 경우에 대해 설명했지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에 대해서는, 산업용 로봇을 포함하는 다른 시스템에 적용된다.

이상, 본 발명을 실시 형태를 이용해서 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에는 한정되지 않는다. 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고, 여러 변경 및 대체 형태를 채용하는 것이 가능하다는 것은 당업자에게 자명하다.

본 출원은 2016년 3월 24일 출원의 일본 특허 출원 제2016-060157에 근거하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 포함되어 있다.

1 : 용접 시스템 10 : 제어 장치
11 : 제어 지령부 12 : 기억부
13 : 통신부 20 : 슬레이브 장치
21 : 용접 로봇 22 : 용접 전원
23 : 포지셔너 24 : 슬라이더
25 : 디지털 입력 장치 26 : 디지털 출력 장치

Claims (6)

1. 제어 장치와 1개 또는 복수의 제어 대상 장치가 네트워크를 통해서 접속되는 통신 제어 시스템으로서,
   상기 복수의 제어 대상 장치 중 적어도 하나는 서로 동기 제어되어야 할 서브 마스터 및 서브 슬레이브를 갖고,
   상기 제어 장치는,
   상기 제어 대상 장치와의 동기를 취하기 위한 기간인 동기 주기, 해당 동기 주기의 1 주기 내에 복수 마련된 기간인 통신 주기, 및 상기 서브 마스터 및 상기 서브 슬레이브가 상기 동기 주기보다 작은 상호 통신 주기에서 서로 통신하기 위한 상호 통신 제어 정보, 각각의 정보를 기억하는 기억 수단과,
   상기 제어 대상 장치에 대해서 동기해서 동작하도록 지령하기 위한 제어 지령을 상기 제어 대상 장치마다 연산하는 연산 수단과,
   상기 적어도 하나의 제어 대상 장치의 상기 서브 마스터 및 상기 서브 슬레이브에, 상기 상호 통신 제어 정보를 포함하는 상기 제어 지령을 송신하는 통신 제어 수단
   을 구비하는 통신 제어 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 서브 마스터와 상기 서브 슬레이브 간의 상호 통신으로, 상기 서브 마스터와 상기 서브 슬레이브 간의 동작 보정을 행하는 경우, 상기 서브 마스터를 기준으로 해서, 상기 서브 슬레이브가 자신의 동작을 조정하는, 통신 제어 시스템.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 동기 주기는 상기 상호 통신 주기의 배수이며, 상기 동기 주기는 10 msec 이하이며, 상기 상호 통신 주기는 500μsec 이하이며, 상기 동기 주기와 상기 상호 통신 주기의 비율이 20 이상인, 통신 제어 시스템.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 서브 마스터의 제어 방식은 위치 제어이며, 상기 서브 슬레이브는 위치 제어 또는 토크 제어의 어느 쪽의 선택이 가능한, 통신 제어 시스템.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 서브 마스터의 제어 방식은 위치 제어이며, 상기 서브 슬레이브는 위치 제어 또는 토크 제어의 어느 쪽의 선택이 가능한, 통신 제어 시스템.
   
6. 제어 장치와 1개 또는 복수의 제어 대상 장치 사이에서 통신을 행하고 동기시키는 통신 제어 방법으로서,
   상기 복수의 제어 대상 장치의 적어도 하나는 서로 동기 제어되어야 할 서브 마스터 및 서브 슬레이브를 갖고,
   상기 제어 대상 장치와의 동기를 취하기 위한 기간인 동기 주기, 해당 동기 주기의 1 주기 내에 복수 마련된 기간인 통신 주기, 및 상기 서브 마스터 및 상기 서브 슬레이브가 상기 동기 주기보다 작은 상호 통신 주기에서 서로 통신하기 위한 상호 통신 제어 정보, 각각의 정보를 기억하는 스텝과,
   상기 제어 대상 장치에 대해서 동기해서 동작하도록 지령하기 위한 제어 지령을 상기 제어 대상 장치마다 연산하는 스텝과,
   상기 적어도 하나의 제어 대상 장치의 상기 서브 마스터 및 상기 서브 슬레이브에, 상기 상호 통신 제어 정보를 포함하는 상기 제어 지령을 송신하는 스텝
   을 포함하는 통신 제어 방법.

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